Title Chủ đề 3 Từ trường - GV.docx ✅

BÀI TOÁN THỰC TẾ - THỰC NGHIỆM – MÔ PHỎNG ICD Máy khử rung tim cấy được (ICD – Implantable Cardioverter Defibrillator) là một thiết bị y tế được cấy vào dưới da bệnh nhân (thường dưới đòn bên trái) với mục đích tái lập lại nhịp tim cơ bản bình thường, cứu bệnh nhân khỏi đột tử do các rối loạn nhịp nhanh nguy hiểm. Một bệnh nhân có máy khử rung tim cấy ghép ICD đang làm việc gần một thiết bị tạo ra từ trường có cường độ B100T . Thiết bị ICD có một vòng dây diện tích 2A2cm được đặt vuông góc với từ trường. Khi bệnh nhân di chuyển ra khỏi vùng có từ trường trong thời gian t2s , từ trường giảm đều từ 100T về 0. a) Tính suất điện động cảm ứng trong ICD khi từ trường giảm đều trong khoảng thời gian 2s ? b) So sánh suất điện động cảm ứng này với ngưỡng chịu đựng tối đa của ICD là 50mV và xác định liệu thiết bị có thể bị ảnh hưởng không. HD: a) Suất điện động cảm ứng trong vòng dây của ICD được tính bằng công thức Faraday:   Ce t ; Trong đó: B.S là sự thay đổi từ thông qua vòng dây  22B01001010010T 42S210m t2s Suy ra:  649(100.10).(2.10)20.10Wb   9 9 C 20.10 e10.10V10nV t2 Vậy suất điện động cảm ứng trong vòng dây của ICD là 10 nV b) Ngưỡng chịu đựng tối đa của ICD là 50mV . Suất điện động cảm ứng là 10nV nhỏ hơn rất nhiều so với ngưỡng này. Nên trong điều kiện này máy ICD hoàn toàn an toàn và sẽ không bị ảnh hưởng bởi từ trường giảm dần. Nhận xét: Dưới đây là một số khuyến cáo cho người sửa dụng máy ICD  Hạn chế sử dụng các thiết bị gây nhiễu nhịp tim như lò vi sóng, tivi, máy in, máy vi tính, máy cạo râu bằng điện, tai nghe MP3.  Giữ khoảng cách ít nhất 60cm đối với máy biến áp cao, máy phát điện, và nếu cần phải tiếp xúc thường xuyên, tham khảo ý kiến của bác sĩ.  Tránh tiếp xúc với các thiết bị chứa nam châm. Hạn chế lái xe, đặc biệt là trong 6 tháng đầu tiên sau phẫu thuật cấy máy. TIVI CRT VÀ SỰ CÁCH MẠNG KHOA HỌC Khung của tivi CRT (Cathode Ray Tube) chính là ống tia âm cực. Các tia âm cực tức là các electron từ cực âm được tập trung và gia tốc bằng cách sử dụng kết hợp thiết lập điện trường và từ trường bên trong ống tia âm cực. Các tia này khi tập trung để bắn phá màn huỳnh quang của tivi, chúng ta nhìn thấy hình ành trên tivi. Nếu đặt một nam châm
đủ mạnh gần tivi thì từ trường của nam châm có thể làm biến dạng sự hội tụ chính xác của chùm tia điện tử bời từ trường bên trong ống từ đó làm biến dạng hình ảnh trên màn hình. Để minh họa điều này, hãy tính bán kính cong đường đi của một electron có vận tốc 76,00.10 /ms (tương tương ứng điện áp khoảng 10,0kV được sứ dụng trong một số TV cũ dòng CRT) theo phương vuông góc với từ trường có cảm ứng từ B0,500 T . Nhìn từ mặt bên mô phỏng hiện tượng khi nam châm tiếp xúc với màn hình máy tính hoặc màn hình TV. Các electron chuyển động về phía màn hình theo hình xoắn ốc quanh các đường sức từ, duy tri thành phần vận tốc của chúng song song với các đưởng sức. Điều này làm biến dạng hình ảnh trên màn hình TV HD: Bán kính quỹ đạo cong chuyển động của electron trong từ trường dưởi tác dụng của lực Lorentz: 3174 19 9,1.106.10 6,83.10 m 1, . 6.100,5. mv r qB    Do đó, thông thường nên giữ các nam châm mạnh, chẳng hạn như nam châm trong loa hoặc các thiết bị điện tử khác, cách xa TV CRT để tránh mọi sự cố tiềm ẩn với màn hình và duy trì tuổi thọ của TV. Với TV hiện đại không sử dụng CRT và ít có khả năng bị tổn hại hơn khi mang nam châm đến gần chúng. Tách hạt U bằng từ trường Trong lò phản ứng hạt nhân Uranium 235 đóng vai trò quan trọng. Để tách được nhân Uranium 235 người ta cho Uranium qua máy quang phổ tách hạt. Trung bình trong hỗn hợp Uranium cần tách cứ 1 điện tích Uranium 235 thì có 3 điện tích Uranium 238. Khối lượng các ion Uranium 235 và Uranium 238 các lần lượt là 3,9.10 -25 kg và 3,95.10 -25 Kg .Biết chúng di chuyển với tốc độ 3,00. 10 5 m/s trong từ trường đều có B = 0,25T. a, Khoảng cách giữa đường đi của chúng khi đi qua máy tách hạt bắn ra ngoài. b, Khoảng cách giữa các đường đi của chúng có đủ lớn để có thể thực hiện được việc tách uranium 235 khỏi uranium 238 hay không? Dòng electron U238
Hướng dẫn giải Khi một hạt điện tích q 0 , khối lượng m, chuyển động trong từ trường với vận tốc v có phương vuông góc với từ trường thì lực Lorenxơ đóng vai trò lực hướng tâm: 2 0 mv fqvB R Khi đó quỹ đạo của hạt là đường tròn nằm trong mặt phẳng vuông góc với từ trường, có bán kính 0 mv R qB Xét Uranium 235: 1 235 0 mv r qB Xét Uranium 238: 2 238 0 mv r qB Độ tách 5 2525 2119 0 3.10 ()(3,95.103,9.10)0,037() 0,25.1,602.10 v rmmm Bq   b, Ta thấy độ tách là 0,037m = 3,7cm là khoảng cách khá lớn nên có thể tách uranium 235 ra khỏi uranium 238. TÀU ĐỆM TỪ Hiện nay, tàu đệm từ là một trong những phương tiện di chuyển với tốc độ cao ở các quốc gia phát triển. Xét một tàu đệm từ như (hình 2), trong đó tàu được nâng lơ lửng trong không khí bằng hệ thống các nam châm điện (hình 1). Ngoài ra trên thân tàu và đường ray còn được gắn các nam châm điện khác đóng vai trò tăng tốc và giảm tốc cho tàu trong quá trình chuyển động. a) Giả sử tại một thời điểm nào đó, cực từ của các nam châm được mô tả như trong hình 2, khi đó lực từ tổng hợp tác dụng lên tàu đệm từ này đóng vai trò là lực đẩy hay lực cản chuyển động của tàu? Vì sao? b) Khi tàu sắp đến nhà ga và bắt đầu chuyển động chậm lại, khi đó chiều dòng điện chạy qua các nam châm điện cần thay đổi như thế nào?
HD: a) Xét bộ 3 nam châm liên tiếp nhau như hình bên. Sự tương tác giữa các cặp nam châm diễn ra như sau: Nam châm (1) hút nam châm (2). Nam châm (3) đẩy nam châm (2). Kết quả làm tàu đệm từ bị đẩy về phía trước. Điều tương tự cũng xảy ra cho các bộ 3 nam châm liên tiếp nhau còn lại. Do đó, lực từ lúc này đóng vai trò là lực đẩy. b) Để tàu đệm từ giảm tốc độ, lực từ phải đóng vai trò là lực cản. Muốn vậy, dòng điện chạy qua bộ 3 nam châm điện liên tiếp nhau trong hình vẽ trên phải đổi chiều sao cho: nam châm (1) đẩy nam châm (2); nam châm (3) hút nam châm (2).